紅外測溫技術(shù)設(shè)計方案

紅外測溫技術(shù)設(shè)計方案第一章緒論1.1課題研究的目的和意義隨著科技的快速發(fā)展和醫(yī)療技術(shù)的需要、測溫技術(shù)也在不斷地提高和改進(jìn)、、眾所周知，體溫是一個重要的人體生理參數(shù)，不僅是人體生命活動的基本特征，而且也是觀測人體機(jī)能是否正常運行的重要指標(biāo)之一。如果能及時知道一個人的體溫，也許就能知道這個人的生理參數(shù)是否正常運行。所以，體溫計無論是日常生活還是臨床醫(yī)療，都是不可少的測量器具。傳統(tǒng)的體溫計主要是水銀式體溫計，通過儲存在水銀球的水銀受熱膨脹，然后讀取刻度值來判斷溫度的高低。但是這種溫度計測量時問長、準(zhǔn)確度低、在遇熱或者放置不當(dāng)時、答易破裂使永銀泄露，造成人體接觸中毒、污染環(huán)境“面對這種傳統(tǒng)體溫計的不利因素，不僅給人們傳達(dá)錯誤的信息，而且還有害健康。因此，需要研究出一種新型的測溫技術(shù)，改變傳統(tǒng)體溫計的測溫方法，不僅能夠方便`快捷`準(zhǔn)確的測出人體的溫度，而且對人體和環(huán)境沒有傷害。利用高科技和不懈的努力，人們終于研究設(shè)計出一種新型的測溫儀一一紅外線測溫儀。這種新型的測溫儀是利用人體發(fā)出特定波段的紅外線來測量人體的溫度，采用高精度的紅外溫度傳感器，能夠快速準(zhǔn)確的測出人體的平均溫度，從而解決了傳統(tǒng)體溫計的弊端，使測溫技術(shù)更高效、更快捷“紅外測溫技術(shù)不僅可以對個人實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的測溫，而且可以在大規(guī)模的檢疫站，大流量的人群實現(xiàn)快速測。不僅節(jié)省了時問，也給人們帶來了方便。現(xiàn)在，紅外測溫儀已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，也發(fā)揮著越來越大的作1.2紅外測溫技術(shù)的發(fā)展概況紅外線的最早研究是在]8傭年開始的，首先是英國物理學(xué)家Fw·赫胥爾從熱的度來研究各種色光時》發(fā)現(xiàn)了紅外線“」從赫胥爾發(fā)現(xiàn)紅外線至今，紅外線技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)了近兩個世紀(jì)，從那時起，紅外輻射和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)。當(dāng)時，德國研制出硫化鉛和幾種紅外透射材料，利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統(tǒng)，例如高射炮用導(dǎo)航儀、海岸用船舶偵察儀、船探測和跟蹤一系統(tǒng)、機(jī)載轟炸機(jī)探測儀和火控系統(tǒng)等等。此后，美國、英國和前聯(lián)．等國競相發(fā)展，特別是美國，大力研兗紅外技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用。目前，美國將紅外技術(shù)應(yīng)用于單兵裝備一裝甲車輛、航空和航天的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤以及武器制導(dǎo)等各個領(lǐng)域。半個世紀(jì)以來，隨著光學(xué)技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展紅外檢測技術(shù)也日趨完善，其中紅外測溫技術(shù)也形成了完整的理論并成功地應(yīng)于醫(yī)學(xué)一農(nóng)業(yè)和工業(yè)等領(lǐng)域。然而，我國的紅外線技術(shù)的研究二作是在新中國成立后才開展的。首先研究的是波段工作在1一一311111的硫化鉛紅外探測．六數(shù)年之后又相繼研究鈦酸鉛等熱電探測器，并得到了一定的應(yīng)用。改革開放以來，紅外技術(shù)的研究得到了迅速的發(fā)展，開展了從單元、線列到紅外線平面的探測器研究工作。上世紀(jì)go年代中期，我國研制出第一臺熱像儀，其技術(shù)性能與國外水平相當(dāng)，為我國紅外技術(shù)的升級換代起到了重要的作0。目前我國研制出的熱像儀，可以滿足軍隊武器系統(tǒng)的各種性能需要。另外，在用領(lǐng)域各種紅外測溫儀、紅外熱像儀、星載紅外遙感儀等，也逐漸研制成功，逐漸發(fā)展成熟，在日常生活中得到了充分的應(yīng)用。在實現(xiàn)遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)測與控制方面，紅外溫度傳感器以其優(yōu)異的性能，滿足了多方面的要求。在產(chǎn)品加工行業(yè)，一些需要對溫度進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)氵則的地方，都離不開溫度傳感器，既實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離監(jiān)測，也可以及時的進(jìn)行調(diào)控。在食品行業(yè)，紅外溫度可以在不被污染的的情況下實現(xiàn)食物溫度的監(jiān)測和控制，鑒于這種優(yōu)點，紅外溫度傳感器在食品加工方面別受歡迎。在醫(yī)療方面，紅外測溫技術(shù)主要應(yīng)0于人體溫度的測量對人體機(jī)能是否正常運行實時監(jiān)控。隨著紅外測溫技術(shù)的發(fā)展和、應(yīng)用，一種新型的紅外技術(shù)一一智能數(shù)字紅外傳感技術(shù)正在忙然興起。這種智能傳感器置微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數(shù)字通信、維護(hù)簡單等優(yōu)點，因此，應(yīng)用普遍而且易被接受。隨著紅外傳感器的體積越來越小，價格逐漸降低，在食品、采暖空調(diào)和汽車等領(lǐng)域也有了新的，應(yīng)用。例如在食品烘烤機(jī)，理發(fā)吹風(fēng)機(jī)上，都有紅外溫度傳感器，用來檢測溫度是否過熱，以便決定下一步該怎么操作，是停止加熱將食物從烘烤機(jī)中取出，或是使吹風(fēng)機(jī)冷卻等?，F(xiàn)在紅外測溫技術(shù)已經(jīng)被人們普遍應(yīng)用，其中紅外測溫儀是紅外技術(shù)的一個重要應(yīng)用，它是利用人體發(fā)出的紅外線來測量出人體的平均溫度。這種測溫儀采用的是高精度的紅外溫度傳感器和微電子技術(shù)，它能夠快速、準(zhǔn)確、方便的測出人體的平均溫度不僅方便、快捷、而且解決了傳統(tǒng)體溫計易碎和永銀污染等問題。同時》給醫(yī)療方面也帶來了很大的方便。

第二章紅外測溫儀的測溫原理2．1紅外測溫的基礎(chǔ)理論在自然界中，所有溫度高于絕對零度（一273彐5℃〕的物體，由于自身分子的熱運動，都在不停的向周圍空問輻射包括紅外波段在的電磁波，而且通過一定的設(shè)備室可以檢測到這些不同波段的電磁波的、、不同波段的電磁波，它的能量也是不同的。物體的紅外輻射能量大小和波長的分布與它表面的溫度有著十分密切的關(guān)系，因此，通過對物體自身輻射的紅外線能量的量，就可以準(zhǔn)確的測出物體表面的溫度，，這也就是我們所說的紅外測溫理論的依據(jù)基礎(chǔ)。紅外線是電磁波譜中的一部分，而且這一波段正好位于可見光和微波之0，根據(jù)普朗克輻射定律；凡是絕對溫度大于零度的物體都會向外輻射電磁波，物體的輻射強(qiáng)度與溫度及表面輻射能力有關(guān)，輻射的電磁波與物體溫度密切相關(guān)、、在電磁波波譜中，我們通常把人眼可以直接感知的0，40，7諏m波段的電磁波稱為可見光波段，把波長在0，7660m波段的電磁波稱為紅外波段。近年來，紅外線技術(shù)已經(jīng)成為一門發(fā)展迅速的新興學(xué)科，它已經(jīng)廣泛應(yīng)0于生產(chǎn)`科研、加二`軍事`療、美容等領(lǐng)域，，波長10km、10000km1、Ikmlum、InunInm、lum0Inm、lamo，Inm以后聲波無線電波紅外線可見光紫外線x射線2過電滋波波譜圖1、輻射的光譜分布規(guī)律一一普朗克輻射定律；一個絕對溫度為T（K）的黑體，單位面積表面在波長入附近單位波長問隔向整個半球空問發(fā)射的輻射功率（簡稱為光譜輻射度）M入，T與波長入、溫度T滿足下列關(guān)系、 Ml=00《過T (2-1)式中0、0分別為第一、第二輻射常數(shù)。普朗克輻射定律是所有單位計算紅外輻射的基礎(chǔ)。斯忒藩（德）一波爾茲曼（奧）（Stefan—Boltzmann)定律：物體的總輻射率、即單位面積發(fā)射總功率與黑體溫度的四次方及材料表面的發(fā)射率成正比。其數(shù)學(xué)表示如下 W—0eT （2一2）其中，。：5，67×重w/m．K，為Stefan—Boltzmann常數(shù)，為材料表面發(fā)射率。此定律表明：凡是溫度高于開氏零度的物體都會自發(fā)的向外發(fā)射紅外熱輻射，同時黑體單位而積發(fā)射的總輻射功率與開氏溫度的四次方成正比。而且，只要溫度有較小變化時，都會使物體發(fā)射的輻射功率發(fā)生很大的變化。因此、只要能夠探測到黑體單位表面積發(fā)射的總輻射功率，就可以確定該黑體的溫度。輻射的空間分布規(guī)律一朗伯余弦定律；所謂的郎波余弦定律，就是黑體在任何方向上的輻射強(qiáng)度與觀測方向相對于輻射表面法線夾角的余弦成正賬 0=Cocos0 （2一3）此定律表明：黑體在輻射表面法線方向的輻射最強(qiáng)。因此，實際做紅外檢測時應(yīng)盡可能選擇在被測表面法線方向最大偵的“到倍?；鶢柣舴蜉椛涠膳c發(fā)射定律．實驗證明，物體的輻射度除了依賴于溫度和波長外，還與該物體的材料性質(zhì)及表面狀態(tài)等因素有關(guān)。我們引入一個隨材料性質(zhì)及表面狀態(tài)變化的輻射系數(shù)，即可把黑體的基本定律應(yīng)用于實際物體的紅外溫度測量。而這個耜射系數(shù)就是常說的發(fā)射率，或稱之，為比輻射率，其定義為實際物體與同溫度黑體耜射性能之比。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體耜射的接近程度，其值在大于0和小于1的數(shù)值區(qū)間。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因素有：材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。因此，利用在同溫度下實際物體與黑體的輻射度之比來表示該物體的一種特性，可以稱之為實際物體的發(fā)射率，也叫全發(fā)射率，用表示。數(shù)學(xué)表示為 e=M/MO 〔2一4〕式中：M為實際物體的輻射度，M。為相同條件下黑體的輻射度。基爾霍夫定律揭示了熱平衡下物體的輻射與吸收的關(guān)系，指出一個好的吸收體也是一個好的輻射體?？梢杂靡韵鹿奖磉_(dá)：由此可看出，任何處于熱平衡下的物體吸收率等于發(fā)射率，即物體的吸收本領(lǐng)越大發(fā)射本領(lǐng)也就越大。，為了減少測量物體的溫度誤差，去除環(huán)境溫度因素的影響，所以修正的紅外輻射定律如下； E—0￡(TCI—T） （2一6）式中：E為輻射出射度數(shù)，單位w/in；。，為斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，5，67×100（·0；《為物體的輻射率；為找體的溫度，單位K；監(jiān)為物體周圍的環(huán)境溫度，單位K；只要測量出所發(fā)射的E的值，就可計算出對應(yīng)的溫度。利用這個原理我們可以制成紅外測溫儀，，這種量技術(shù)不需要與被測對象接觸，因此屬于非接觸式測溫。在不同的溫度叢對象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同》在常溫（0、100℃）圍，能量主要集中在中紅外和遠(yuǎn)紅外波長。用于不同溫度圍和不同測量對象的測溫儀器，其具體的設(shè)計也不同。根據(jù)式（2一6）的原理，儀器所測得的紅外輻射為；E=A0￡0芝（2一7）式中：A，為光學(xué)常數(shù)，與儀器的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)有關(guān)；0為被氵則對象的輻射率；0為紅外溫度計的輻射率；T。為被測對象的溫度(K);芯為紅外溫度計的溫度〔K）；它由一個置的溫度檢測元件測，所有的物體，包括人體各部位的表面，其《值都是某個大于0而且小于1的數(shù)值。其中紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理，顯示輸出等部分組成、、光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)元件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大電路和信號處理電路，按照儀器相關(guān)的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。當(dāng)用紅外耜射測溫儀測量目標(biāo)的溫度時，首先要測量出目標(biāo)在其波段圍的紅外輻射量，然后由測溫儀計算出被目標(biāo)的溫度。單色測溫儀與波段的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。2．2紅外測溫傳感器的測溫特點某些晶體材料，當(dāng)其受熱時溫度升高，在晶體兩端產(chǎn)生數(shù)量相等符號相反的電荷；晶體冷卻，產(chǎn)生的電荷符號則與溫度升高時相反。這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱作熱釋電效應(yīng)。紅外感、應(yīng)源通常采拜熱電堆元件，這種元件在接收到人體紅外輻射時，由于自身溫度變化，產(chǎn)生電荷或電勢差，再利用一定的電路將該電信號進(jìn)行放大處理就可以得出要測量物體的溫度值。其中溫差電堆由若干熱電偶串聯(lián)組成，熱電偶傳感器測定溫度與輸出電壓的關(guān)系的測溫點在接收到紅外輻射能量后溫度升高，因為“塞貝克效應(yīng)”而產(chǎn)生熱電動勢，其輸出電壓和測定點的溫度近似成正比例關(guān)系，這是紅外溫度傳感器測量體溫所依據(jù)的基礎(chǔ)。同時為減少太等可見光對傳感器的影響，在傳感器的前面要加上濾光片只讓紅外光通過。濾光片的波長可通過下式計算．入：28q8/T。式中：入m)是波長，T（K）是絕對溫度。人體的正常溫度取為37℃，則T：3用K;x：93加me通常選用波長為6]．4的光學(xué)濾光片，其帶通特性有利于溫度的測量。（1）遠(yuǎn)距離和非接觸測量：紅外測溫不需要與被測物體接觸，可遠(yuǎn)距離測量，它特別適合于高速運動物體、旋轉(zhuǎn)體、帶電體和高溫高壓下物體的溫度測量。同時也適合用于人體溫度的測量。o）響應(yīng)速度快；紅外測溫不像常規(guī)溫度計那樣，需要與被氵則量物體接觸以達(dá)到熱平衡狀態(tài)才能得到正確的溫度數(shù)據(jù)。它只要接收到目標(biāo)的紅外輻射即可測量，其應(yīng)速度在毫秒甚至微秒數(shù)量級。靈敏度高．因為物體溫度的微小變化會引起輻射功率的較大變化，容易被紅外測溫傳感器探測，所以紅外測溫的可測溫差很小，可達(dá)零點零幾攝氏度。準(zhǔn)確度高．紅外測溫是非接觸測量，不破壞物體本身的溫度分布，因此所測溫度相對較為準(zhǔn)確。測溫圍廣；測溫圍可從負(fù)幾十?dāng)z氏度到正幾千攝氏度。2，3 本章小結(jié)本章主要闡述了紅外線測溫的一些基礎(chǔ)理論和紅外測溫傳感器的測溫特點。紅外測溫可以說是人類發(fā)現(xiàn)紅外線后的一個重要應(yīng)用，其中紅外線人體測溫儀更是醫(yī)學(xué)測量上的重要發(fā)明。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外線人體測溫技術(shù)0經(jīng)非常成熟了，不僅精準(zhǔn)、靈敏，而且方便使用和測量?，F(xiàn)在越來越多的這種測溫產(chǎn)品供消費者選購，也越來越多的人們接觸和了解到紅外測溫技術(shù)的方便和快捷之處。而且，紅外測溫儀應(yīng)經(jīng)應(yīng)用在重大疾病的檢測檢疫中，特別是流動性大和密集的人群聚集地，不僅測溫速度快而且方便快捷，能夠及時發(fā)現(xiàn)病情，及時得到治療。第三章總體方案設(shè)計和選擇3、1設(shè)計方案分析本課題是關(guān)于便攜式人體測溫儀的設(shè)計與研究，因為研兗方向是利用人體發(fā)射出的紅外線來測量人體的溫度，所以從紅外線溫的原理來量人體的溫。并且要考慮系統(tǒng)的便攜性。常見的紅外人體測溫儀主要有兩種：一種是紅外耳溫計，另一種是紅外額溫計；這兩種形式的紅外體溫計各有自己的優(yōu)缺點。其中紅外耳溫計是一種專門用于測量鼓膜溫度的溫度計，通過紅外導(dǎo)波管將由鼓膜發(fā)射的紅外輻射能傳送到熱電堆等熱探測器，將紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為電能后進(jìn)行電信號處理得到人體溫度信息。由于鼓膜的溫度穩(wěn)定，且可以直接體現(xiàn)人體部核心溫。因此當(dāng)使片方確時耳溫計的示數(shù)可以作為學(xué)確認(rèn)。但缺點是由于對使用者提出較高的要求，且使用一次性的探頭蓋，坩加了后的使用成本。而紅外額溫計主要是通過測量人體的體表（額頭等）紅外輻射，經(jīng)過信號處理后得到人體的溫度信息。其優(yōu)點是完全無需與人體接觸（真正意義上的無接觸測量），這就意味著無需使0一次性的探頭蓋，從而節(jié)約使用成本和避免人群交叉感染。但由于人體的體表溫度很容易受到各種因素（溫度、濕度`人體體表的潔凈度等）的影響，比如在寒冷的冬大人體的體表溫度比核心溫度要低得多，而在炎熱的夏大則青況相反。這樣測量得出的溫度數(shù)據(jù)不能反映出人體溫度的真實信息，而且這些因素的影響是不確定的，因此難以通過合適的溫度補(bǔ)償來消除誤差。所以在現(xiàn)實應(yīng)用中，通常紅外額溫計是用于體溫的初步判斷“這兩種紅外測溫儀實際上應(yīng)用的原理和部結(jié)構(gòu)是基本一致的，只是兩者有一些細(xì)微的差別而已。紅外額溫計使片起來比較方便、而且可以大規(guī)模測量，比較方便、'決捷，但準(zhǔn)確性容易受環(huán)境因素的影響。紅外耳溫計的使用方式使得它具有較高的準(zhǔn)確性，但對于操作起來比較繁瑣，需要每次都更換探頭，而且對于大量的測量不太現(xiàn)實。所以，整體來說還是選擇紅外額溫計，操作起來比較方便，而且還適合大規(guī)模檢疫中使用。綜上所述，本設(shè)計采用測量額頭溫度的方案，即設(shè)計一個紅外額溫計。經(jīng)過初步分析可以得知，整個系統(tǒng)可以劃分為幾個大模塊，紅外測溫模塊、單片機(jī)處理模塊、外圍電路（輸入按鍵、LCD等）模塊和電源模塊。其中，為了提高系統(tǒng)的便攜性，電源模塊采取電池供電的方式。所要設(shè)計的系統(tǒng)的幾個基本要求和指標(biāo)如下所示；(1)利用人體紅外輻射的原理來測量體溫，即采用紅外溫度傳感器；體溫測量的準(zhǔn)確度要高；系統(tǒng)采用電池供電，且功耗要低，?！皁）系統(tǒng)響應(yīng)速度要快，要在12s完成測溫；要使壓簡單，有良好的人機(jī)界面，總體成本（硬件成本、設(shè)計時問成本等）要低。3、2方案的選擇方案一在該方案里，系統(tǒng)可以分為模擬紅外溫度傳感器（含環(huán)境溫度測量）模塊、放大電路模塊、AD轉(zhuǎn)換電路模塊、MCU主控模塊、按鍵模塊、蜂鳴器模塊、LCD模塊和電源模塊（如圖3過所示）。所謂的模擬傳感器就是傳感器的輸出量是模擬量，而不是可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字量，所以它需要通過信號放大和AD轉(zhuǎn)換等處理后才能傳輸給單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)的處理。圖3．1方案一的方框圖首先模擬紅外溫度傳感器接收人體發(fā)出的紅外線，經(jīng)過放大電路把接收到的紅外信號放大，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換成電信號，輸出對應(yīng)的電壓值傳感器同時通過溫度傳感器測量環(huán)境溫度/傳感器溫度，，這兩個紅外溫度傳感器的輸出量通過放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路的處理后傳揄到MCIJ模塊進(jìn)行相關(guān)的處理計算，最后通過LCD模塊顯示相應(yīng)的人體溫度。方案二在本方案中采用模塊化的設(shè)計思想“它的硬件結(jié)構(gòu)由STC89C51單片機(jī)模塊，紅外測溫模塊，電源模塊，鍵盤模塊和LED顯示模塊組成。STC89C51單片機(jī)是本系統(tǒng)的控制中心，它負(fù)責(zé)控制啟動溫度測量、接收測量數(shù)據(jù)、計算溫度值、并根據(jù)取得的鍵值控制顯示過程；紅外測溫模塊負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的采集、測量，并將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)端口傳送給STC89C51單片機(jī)，通過鍵盤模塊可以方便地進(jìn)行溫及各種操作；LED顯示模塊把測量的溫度值直觀地顯示給觀測者；電源模塊負(fù)責(zé)本紅外測溫儀電源的供應(yīng)。此紅外測溫儀系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3一2所示圖3一2方案二的糸統(tǒng)框圖方案對比和選擇．對于方案一，模擬傳感器的成本相對要低，而且整個系統(tǒng)設(shè)計的自由度相對要高一些，但是也使得系統(tǒng)電路變得更，為復(fù)雜。例如集成運放電路要用到雙電源供電，這就使得電源模塊的設(shè)計變得復(fù)雜、功耗變大和效率變得更低，這對于使用電池供電的便攜式系統(tǒng)是不利的。同時在軟件設(shè)計方面，要涉及到濾波處理、溫度線性校準(zhǔn)處理和黑體校定等，這使得設(shè)計工作量大大增加。而且對于開發(fā)者的開發(fā)環(huán)境要求較高不適合作為畢業(yè)設(shè)計的課題研究。在方案二采用的是模塊化的設(shè)計思路，設(shè)計起來比較方便，更容易理解。而且采用STC89C51單片機(jī)控制，由單片機(jī)構(gòu)成控制核心部分，更便于實現(xiàn)控制，而且電路設(shè)計比較簡單，焊接也比較簡單。適合作為畢業(yè)設(shè)計的研究對象，雖然成本有點高，但是實用性和穩(wěn)定性更好。綜上所述，通過對七和篩選，方案二更適合作為此次設(shè)計課題的研究設(shè)計方案。3，3總體方案設(shè)計經(jīng)過論證對比，選擇了方案二的設(shè)計?；赟TC89C51單片機(jī)的紅外測溫儀的硬件設(shè)計采用目前使用比較廣泛的模塊化設(shè)計思想，將整個系統(tǒng)分成五大模塊；單片機(jī)處理模塊、紅外測溫模塊`電源模塊，報警模塊和LCD顯示模塊。通過劃分模塊的方法，可以把一個復(fù)雜的問題分割成幾個相對容易解決的問地，分別予以解決，大大簡化了設(shè)計的難度“其中紅外測溫傳感器采拜的是TN系列的高敏感測溫產(chǎn)品一—TN901?這是一個接收和檢測裝置與一體的集成塊具有靈敏度高、精度高、低功耗的特點“3、4本章小結(jié)這一章主要分析了課題的設(shè)計要求和基本指標(biāo)，初步確定紅外測溫的設(shè)計方向。然后對兩種不同的方案進(jìn)行了對比和分析，最后決定使用第二個方案作為該課題的最終方案。在該方案里，整個系統(tǒng)從硬件上可以分成五個子模塊分別是單片機(jī)處理模塊、紅外測溫模塊、電源模塊、報警模塊和LCD顯示模塊。第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計4，1單片機(jī)處理模塊該紅外測溫儀是以ST09C51單片機(jī)為核心控制器件的測溫設(shè)備，此單片機(jī)模塊的工作原理：加載相應(yīng)程序的STC89C51單片機(jī)把紅外測溫模塊傳來的數(shù)據(jù)加以處理，送LED顯示屏顯示。單片機(jī)處理模塊的電路原理圖如圖4一1所示4-1ofin圖4一2單片機(jī)復(fù)位和時鐘電路圖其復(fù)位電路和時鐘電路如的4一2所示，本單片機(jī)處理模塊是通過開關(guān)手動復(fù)位的，只要在RST引腳出現(xiàn)大于10ms的高電平，單片機(jī)就進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)、這樣做的目的是便于根據(jù)實際情況而選擇是否復(fù)位溫度測量數(shù)據(jù)。而此儀器的震蕩電路選用的是晶體震蕩電路，其具體電路如圖4一1左邊下部分。采用晶體震蕩電路的原因是因為它的頻率穩(wěn)定性好，而這正是本紅外測溫儀非常重要的技術(shù)要求。單片機(jī)作為紅外測溫儀的核心控制部件，它關(guān)系到整個儀器的性能指標(biāo)，能否實現(xiàn)測溫功能起著關(guān)鍵作用，因此它的選擇是非常重要的。本測溫儀選擇的STC89C51RC單片機(jī)，下面是STC89C51RC單片機(jī)相關(guān)資料信息：STC89C51RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼．容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時鐘/機(jī)器周期和6時鐘/機(jī)器周期可任意選擇，最新的D版本部集成MAX810專用復(fù)位電路。ST9C51RC系列單片機(jī)具有在系統(tǒng)可編程(ISP)特性，這樣可以省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上即可下載/燒錄用戶程序，無須將單片機(jī)從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下。對于一些尚未定型的設(shè)計可以一邊設(shè)計一邊完善，加快了設(shè)計速度，減少了一些軟件缺陷風(fēng)險。由于可以在用戶的目標(biāo)系統(tǒng)上將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運行結(jié)果，故無須仿真器。下圖4一3是此單片機(jī)的引腳圖`圖4一3STC89C51單片機(jī)引腳圖、STC89C51RC單片機(jī)的特點：l.增強(qiáng)型6時鐘/機(jī)器周世，12時鐘/機(jī)器周期805]℃PLI；二作電壓；3、8v一5．5鞣3·工作頻率圍：0一101'[Hz，相鷗于普通8051的0一80MH厶實際工作頻率可達(dá)48MHz; 上 4k的Flash程序存儲器；5.片上集成512字節(jié)RAISP/IAP，無須專用編程器/仿真器；應(yīng)通用00口，復(fù)位后；PI/P2/P3/PA是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，PO口開漏輸作一為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為00口用時需加上拉電阻，&EEPROM功能；10．電路）；11.看門狗；部集成MA10專用復(fù)位電路（外部晶體20M以下時可省略復(fù)位共3個16位定時器／計數(shù)器，其中定時器0還可以當(dāng)成2個8位定時器使用；12．外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；13起低功耗，正常工作模式，典型功耗；掉電模式，典型功耗0·5uA，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序；且2個數(shù)據(jù)指針；通用異步串行口(LIATR)，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個]」ATR；工作溫度圍：0一75℃/一40、十85。c；17．封裝形式：PDIP-40/PLCC-44/PQFP-440、STC89C51各引腳的功能描述如下o）電源和晶振：0一一運行和程序校驗時加的電壓；長一接地：XTALI一一輸入到振蕩器的反向放大器；XTAL2——反向放大器輸出，輸入到部時鐘發(fā)生器．，RST;單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端；ALE:地址鎖存有效信號輸出端；PSEN.、片外程序存儲器讀選通信號輸出端。4、2紅外測溫模塊此設(shè)計的紅外測溫模塊使用TN901，可以不0接觸被測物體，解決了傳統(tǒng)測溫中需要接觸的問題，具有回應(yīng)速度快，測量精度高，量圍廣等優(yōu)點。它通過紅外溫度傳感器掃描被測物體》并把相應(yīng)的紅外輻射數(shù)據(jù)通過PI.3、PI4和Pl.5口傳送給單片機(jī)模塊，由單片機(jī)讀取信息，通過LCD顯示出來。紅外溫模塊電路圖如圖所示．D彐TNCLKTNACK TN-g GND圖4一4紅外測電路模塊而對眾多的紅外檢器件產(chǎn)品，在設(shè)計中選擇合適的紅外檢器件0成為一個重要問題。在設(shè)計過程中選擇紅外線檢測器件時》首先考慮的是器件的以下性能因素光譜響應(yīng)圍、響應(yīng)速度、有效檢測面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測目標(biāo)的溫度。本紅外測儀選用了凌陽公司生產(chǎn)的型號，為TN9的紅外探測器作為測溫模塊，它是一種集成的紅外探測器，部有溫度補(bǔ)償電路和線性處理電路，因此簡化了本系統(tǒng)的設(shè)計?。弘娐穲D并不復(fù)雜，對于設(shè)計研究也不是很難，比較容易理解`易懂。它的測量距離大約為]．米，測量回應(yīng)時問大約為0．5秒。而且它具備SPI接吼可以很方便地與單片機(jī)(MCU)傳輸數(shù)據(jù)。其相關(guān)資．料如下；紅外測溫傳感器的引腳介紹：圖4一5紅外測溫傳感器引腳圖紅外測溫傳感器引腳圖如4一5所示，其中v為電源引腳vcc，vcc一般為31'到51'之問的電壓，一般取33V；D為數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù)據(jù)接收時D，為高電平；c為2KHzClock輸出引腳；G為接地引腳；A為測溫啟動信號引腳，低電平有效。、紅外測溫模塊的時穿紅外測溫模塊的時序圖如圖4一6，在CLOCK的下降沿時接收數(shù)據(jù)。（例：如果一次溫度測量需接收5個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這5個字節(jié)中：Item為Ox4c表示測量目標(biāo)溫度，為Ox6c表示測量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高八位數(shù)據(jù)；LSB為接收溫度的低八位數(shù)據(jù)；s艸為驗證碼，接收正確時Sum=Item+MSB4LSB；CR為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)CR為Ox。dH時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。） 2 3 5 5 7刂1圖4一6紅外測溫時序圖紅外溫模塊溫度值的計算方法；以上面為例：無論是測量環(huán)境溫度還是目標(biāo)溫度，只要檢測到且“為Ox4cH或者0x66H同時檢測到CR為Ox0dH，他們的溫度的計算方法都相同。計算公式；目標(biāo)溫度／壞境溫度：T“p06一27315其中Te叩為十進(jìn)制，當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的高八位為MSB，低八位為LSB；比如MSB為0對AH，LSB為0N2，則Temp十六進(jìn)制時為Ox凵2a月，十進(jìn)制時為5152，則得的溫度值為5偉2/16一273．巧：39．475℃。，1，3電源模塊電源是組成一個系統(tǒng)必不可少的部分，任何一個系統(tǒng)沒有電源都是無常運行、、本次課設(shè)計所要求的供電電源為5V電源，既要求滿足單片機(jī)供電電源，而且必須滿足紅外測溫模塊和LCD顯示模塊，保障系統(tǒng)的正常運行。STC89C51的核共電為5V，而此紅外測溫儀系統(tǒng)的紅外測溫模塊和LED顯示模塊的共電電壓都可，為51'，所以通過此電源模塊后，將外部輸入電壓轉(zhuǎn)換成以的單片機(jī)工作電壓，以保障紅外測溫系統(tǒng)的正常運行。這樣就不需要多電源供電，簡化了電路設(shè)計，更方便于操作和焊接，還能滿足系統(tǒng)的需求。系統(tǒng)的電源電路如下圖所示．圖4．．7電源電路，1園報警模塊該模塊的電路設(shè)計簡單，整個模塊由兩部分組成：一個三極管和一個蜂嗚器組成。三極管的基極與單片機(jī)的P2．0口相連接，蜂鳴器連接在三極管的發(fā)射極．，電路圖如下圖所示；圖4一8報警電路原理圖蜂嗚器在此電路中的主要作用是在測人體溫度時提供報警幫助。當(dāng)人體溫度高于單片機(jī)程序設(shè)定的375℃時，單片機(jī)會輸出信號，通過三極管傳送到蜂鳴器發(fā)出報警聲哉，該部分電路設(shè)計簡單，易懂、易操作，而且從使用者的崗度來說，更具有人性化的設(shè)計方便使片者操作和讀書。，1，5LCD顯示模塊液晶顯示器以其功耗小、體積小、顯示容豐富、起薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)0。在本設(shè)計采用的是字符型液晶模塊是一種用5x7點陣圖形來顯示字符的LCD1602液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字`2行16個字、2行20個字等等，這里以常用的2行16個字的1602液晶模塊來介紹它的使用和編程方法。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：弟3腳：VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端；第4腳．RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器；弟5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址、當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)，弟6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令，第7一14腳：DO(1)7為8位雙向數(shù)據(jù)線，第15一16腳·空腳。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址冖也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2是DM刁62的部顯示地址。表21602的部顯示地址2345678910111、0046序000102030405670809．000第40414243444567484444C441602液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)0經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉亻白數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。在軟件中設(shè)置溫度的代碼是：3伍0℃（00110m彐B，00]彐0000B，0010凵10B，00]彐0000B，0]0000]一1B）；37．0℃（00H0011B500110HIB，00101HOB，00110000B，010000HB）；60℃（001]℃110B，00110000B，01000011B）LCD1502液晶顯示模塊可以直接和單片機(jī)STC89C51接口連接，液晶顯示的DO、D7八個雙向端口接STC89C51單片機(jī)的PO0的PO，0PO7，單片機(jī)的PO口可以作為通用的輸入，輸出端口使用。此時，若要驅(qū)動NMOS或其他拉電流負(fù)載時，需外接上拉電阻，才能使該位高電平有效，所以中閆接10K的排阻，來決定顯示器高低點位，是否要顯示。由于VEE端接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影，，對比度過低會使屏幕模糊不清，所以使用時可以通過一個10K的電位器來調(diào)整它的對比度。LCD1602的RS寄存器選擇端口接單片機(jī)的P25口，通過軟件程序中對此端口的設(shè)置來決定選擇的寄存器。液晶顯示的RW端口直接接單片機(jī)的P2．6口，高電平時對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行讀數(shù)，使能E端接單片機(jī)的P27吼使能端由高電平到低電平時開始執(zhí)行命令，把讀數(shù)顯示出來。LCD顯示電路原理圖如下圖所示．LCD1丬萑晶一LCD]502一一圖4-9LCD顯示電路原理圖此部分電路設(shè)計與其他設(shè)計方法相比比較大的有點就是讀數(shù)準(zhǔn)確。通過一個電位器調(diào)節(jié)LCD的顯示屏幕的對比度，使屏幕畫面顯示更清晰，不會產(chǎn)生模糊的感覺，更容易讀出數(shù)據(jù)。特另刂是對那些視力不是很好地使片者來說，更大的方便了讀數(shù)，使設(shè)計更具合理化、人性化。第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計本紅外測溫系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想，這樣可以把一個復(fù)雜的軟件設(shè)計分成幾個相對簡單的部分分別予以解決。因為此次設(shè)計要完成的功能是測溫，所以對溫度數(shù)據(jù)接收及顯示部分的程序設(shè)計做了詳細(xì)敘述，而對其它各模塊做了相應(yīng)簡要的介紹。5、1主程序模塊設(shè)計當(dāng)紅外測溫儀接通電源時，STC89C51單片機(jī)自動復(fù)位，開始運行該程序。該程序首先對ST09C51初始化。然后給出開機(jī)顯示，接著判斷是否有鍵輸入，若沒有鍵輸入，則繼續(xù)判斷：若有鍵輸入，則判斷是否是紅外測溫。若不是就返回開機(jī)顯示，是則進(jìn)行紅外測溫，接收數(shù)據(jù)，并將計算的溫度值顯示出宗如果是環(huán)境溫度就通過數(shù)碼管前四位顯示，則目標(biāo)溫度用數(shù)碼管后四位顯示并等待結(jié)束測溫命令．，再判定是否結(jié)束溫度測量，若沒有則繼續(xù)測溫，若收到結(jié)束命令則返回開機(jī)顯示，重新判斷。具體工作的流程圖如下圖5刁：外部中斷o初始化圖5.1主程序流程圖

圖5一2+斷子程序流程圖主控部分就是一個判斷過程，是開始溫度測量還是停止溫度測量，給開機(jī)黑面一個指令，讓其進(jìn)行下一步操作。中斷子程序部分是在單片機(jī)接收到測溫信號之后，把數(shù)據(jù)發(fā)送給LCD顯示器，由L〔1)把溫度數(shù)據(jù)顯示出來。當(dāng)LCD接收到數(shù)據(jù)之后，單片機(jī)將發(fā)送中斷指令，讓紅外測溫模塊停止接收紅外信號。5，2紅外測溫程序模塊該紅外測溫模塊的數(shù)據(jù)輸出信號和脈沖信號分別接單片機(jī)Pl.3，Pl.40，測溫控制端接PI5口。它的程序流5一3所示，此模塊首先定義一個字符型數(shù)組用于存放讀取到的一幀數(shù)啟動測溫，讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是在脈沖的下降沿一位一位傳送的。把五個字節(jié)數(shù)據(jù)都讀完后判斷弟一個字節(jié)是否為Ox4c或0x66并且第五個字節(jié)為Ox0d，若是則計算溫度值返回，否則繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。詎詎回圖5一3紅外測溫流程圖5，3LCD顯示程序模塊在該模塊中，LCD采0的是液晶LCD1602顯示器，直接與單片機(jī)相連接，不需要增加其他保護(hù)電路。通過程序由單片機(jī)控制，當(dāng)單片機(jī)接收到測溫數(shù)據(jù)時，傳送給LCD，最后把示數(shù)顯示在顯示屏上。完成一次讀數(shù)，程序執(zhí)行一次結(jié)束。當(dāng)再有測溫數(shù)據(jù)傳過來時，屏幕清屏，重新顯示溫度值。LCD程序模塊流程圖如下的所示圖5一3第六章LCD程序模塊流程圖系統(tǒng)調(diào)試與分析6，1紅外測溫系統(tǒng)調(diào)試和分析本課題是關(guān)于便攜式紅外人體測溫儀的設(shè)計。為了提高測溫的準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)采用了額溫計的設(shè)計方案。由于整個系統(tǒng)（軟件和硬件）采取了模塊化的設(shè)計思想，因此在很大程度上提高了調(diào)試系統(tǒng)的便易性。首先把系統(tǒng)硬件的各個模塊（電源模塊、紅外測溫模塊等）都焊接好，然后逐個地檢測每個模塊是否有元器件焊接錯誤，是否有虛焊、漏焊、短路等情況出現(xiàn)，，當(dāng)這些工作都完成后這，就可以把已經(jīng)編譯好的軟件程序通過AVRstudio(JTAG模式）下載到本系統(tǒng)采用的的主控芯片一STC89C51單片機(jī)里、、雖然系統(tǒng)軟件部分可以通過編譯軟件的編譯，但這僅僅是語法上的檢具體運行效果還是要取決于調(diào)試的結(jié)果。由于本系統(tǒng)的軟件也是采拜模塊化的編程方式，所以它也可以像硬件那樣進(jìn)行分模塊進(jìn)行調(diào)試。例如，我們可以先把其它模塊屏蔽，然后測試LCD模塊是否能顯示各種需要顯示的容，然后再逐一調(diào)試單片機(jī)控制模塊和紅外測溫模塊。必須保證每一個模塊都是正確的，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)的功能?。合到y(tǒng)的硬件和軟件都基本通過了電路測試和基本功能調(diào)試后，就可以進(jìn)入最后的人體溫度測量調(diào)試了。因為缺少相、應(yīng)的測試和校準(zhǔn)設(shè)備，所以無法對該系統(tǒng)的準(zhǔn)確度進(jìn)行系統(tǒng)地測試和評估。因此，在這里只能采用與水銀式體溫計的測量結(jié)果進(jìn)行對比和分析。由于此系統(tǒng)是測量人體額頭的溫度，水銀體溫計主要是測量人體腋下的溫度，而事實上人體不同部位的溫度是不一致的，如表6，1所示；表6一1人體不同部位的正常體溫對比表身體部位肛溫液溫正常體淠、35．937，6、3&638、35．537，5一3上837．3水銀體溫計」其發(fā)明以來，在醫(yī)學(xué)界里就一直作為標(biāo)準(zhǔn)的人體測溫工具，所以這次的設(shè)計一一便攜式紅外人體測溫儀就以水銀體溫計的測量值作為溫度調(diào)?；鶞?zhǔn)。所以，只要系統(tǒng)基本達(dá)到水銀式體溫計的精度水平即可。但我們從表6，1中的數(shù)據(jù)可以得知：在測試條件相同的情況下，人體額頭溫度平均要比腋下溫度高出5℃左右，因此兩者的測量數(shù)據(jù)是有一定偏差的。所以，在兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)對比時，有零點幾攝氏度的差值是合理的。只要紅外人體測溫儀測量的體溫數(shù)據(jù)減去一個差值（大約為5℃），得到的結(jié)果接近永銀體溫計測得的數(shù)據(jù)，我們就可以認(rèn)為它所測的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。人的體溫隨一天中不同的時間而發(fā)生著不同的變化，同時也受其它外部條件的影響，比如年齡、性別、環(huán)境溫度以及濕度等的影響。所以，在不同的環(huán)境里，不同的時間段，測的同一個人的體溫也是不相同0，以下是人體正常額溫的參考數(shù)據(jù)；表6，2人體正常額溫的參考數(shù)據(jù)年齡組另」正常額聞（℃）o、2歲3&4一3&03、10歲了邈7．8o、65歲3引g、37．665歲以上3引8一37．5在本次測量調(diào)試中，溫度采集分兩種形式進(jìn)行采集，一種是用水銀式體溫計采集，另一種是紅外人體測溫儀采集。其中水銀體溫計是測量人體腋下的溫度，紅外人體測溫儀是測量人體額頭的溫度。測量過程中，除測溫的方式不同外，其它因素全部相同（環(huán)境溫度、濕度、同一時閬段、同一人體等等）。經(jīng)過多次測量后，我們可以得到多組的體溫數(shù)據(jù)，以下是其中一組數(shù)據(jù)的圖表．表6一3水銀體溺計的量數(shù)俏測量次數(shù)23456789溫度值（℃）3&836．G36．936，836，736．936，836．836．936．8表6一《紅外測僅的量數(shù)俏測量次23456789醬度值（℃）37．337．137．237．337．237．137、437．237．237．0由上述測量溫度值表我們可以得知水銀體溫計所量出同一人體的體溫數(shù)值相對比較穩(wěn)定，其誤差在±0彐℃左右；而紅外測溫儀由于其靈敏度高`容易受壞境因素影響所以測量的溫度值誤差會偏大一些，其誤差在±住20，3℃左右。水銀體溫計所測得的人體溫度的平均值大約是368℃，而紅外測溫儀所測得的人體溫度的平均值大約是37，2℃，兩者相差04℃。這是由于人體耳道的平均溫度要比腋下的平均溫度更高一些，因此兩者的平均值存在差值是正常的?。和ㄟ^以上兩組數(shù)值的對比發(fā)現(xiàn)；此次的紅外測溫儀的設(shè)計還是成功地，基本上實現(xiàn)了人體溫度的測量。雖然存在誤差，但是都是在允許的叢是一丁以不計的，能夠作為測量人體平均溫度的測溫儀使用。6、2本章小結(jié)本章主要講述了便攜式紅外人體測溫儀的調(diào)試和測量結(jié)果分析。通過調(diào)試和結(jié)果分析，我們可以看出，紅外測溫儀基本上實現(xiàn)了預(yù)期的結(jié)果，基本上可以準(zhǔn)確測出人體的平均溫度。在此，本系統(tǒng)（便攜式紅外人體測溫儀〕實現(xiàn)了設(shè)計方案所提出的功能和要求，真正做到了與水銀體溫計的精度相當(dāng)，而且擁有許多水銀體溫計所沒有的優(yōu)點．安全、快捷、方便等。其實，這次課題設(shè)計雖然成功了，但是還有很多的不足需要在今后的研究中一步一步地去完善。七如，在紅外測溫模塊，接收到的紅外線有來自周圍環(huán)境中的其它找體發(fā)出的，這樣就會使測的數(shù)據(jù)偏大或者偏小，造成誤差。針對這種誤差。就需要我們研究出一種可以過濾掉環(huán)境中的紅外線的測溫設(shè)各，或者是可以降低環(huán)境溫度的影響的測溫模塊。我相信，在以后的努力研究中，定會突破難關(guān)，走向成功的。第七章總結(jié)與展望眾所周知，體溫是人體生命活動的基本特征，也是觀測人體機(jī)能是否正常的一個重要指標(biāo)、、所以體溫計無論是在日常生活保健和還是臨床診斷上都是必不可少的計量器具、、雖然傳統(tǒng)的水銀體溫計價格低廉、精度高，但也有許多弊端：不易讀數(shù)，水銀對人體有害，易產(chǎn)生污染等等。隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也在不斷地改進(jìn)和提高，通過努力研究，人們研究出了紅外線人體測溫儀它是利用人體發(fā)出的特定波段的紅外線來測量出人體溫度的“這種紅外測溫儀無論是在大規(guī)模的檢疫中，還是在日常保健、臨床醫(yī)療中都發(fā)揮了重要的作用。本次課題設(shè)計是根據(jù)人們生活和療上的需要而研究和設(shè)計的，該論文首先講述了此課題的研究目的和意義以及在中外的一些研兗成果和達(dá)到的永平階段。然后分析了紅外測溫原理，主要是弄明白溫度傳感器的原理以及它的一些特點。接下來就要進(jìn)行方案的設(shè)計了，首先是分析所確定的幾種方案的設(shè)計特點和方法，其次是對兩種不同的方案進(jìn)行對比和分析，最后是確定使用第二個設(shè)計方案作為最終設(shè)計方案。在該設(shè)計方案的整個系統(tǒng)中，從硬件設(shè)計上可以分為五個子模塊：單片機(jī)處理模塊、紅外測溫模塊、電源模塊、報警模塊和LCD顯示模塊。硬件設(shè)計是一個系統(tǒng)實現(xiàn)功能的前提條件。從軟件上可以分，為三個程序模塊：主控程序模塊、紅外測溫模塊和顯示程序模塊，這是系統(tǒng)實現(xiàn)功能的核心部分，控制著整個系統(tǒng)的正常運行。然后就是實物的焊接，在這一塊最要注意的問題就是元器件的焊接，一定要保證每個元件焊接都非常唯確，而且不能有虛焊、漏焊、錯焊的情況出現(xiàn)。我亻門已經(jīng)在多次的課程設(shè)計中掌握了焊接的技術(shù)要領(lǐng)，相信不會出現(xiàn)錯誤的情況。最后就是系統(tǒng)的調(diào)試和分析了，這一步主要是測試產(chǎn)品的功能是否都能實現(xiàn)，都是正確的。紅外人體測溫儀的研究成功不僅給人們帶來了極大的方便，而且也給科研帶來了很大的研究價值和使0價值。紅外人體測溫儀給人們帶來的使用價值是無法估量的，它的使0價值必定超過它的研究價值。紅外人體測溫儀已經(jīng)越來越多的被人們所使用，在各個方面都有所應(yīng)用。無論是日常生活、臨床療、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等等，都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。正是紅外測溫儀的廣泛應(yīng)用才顯示出它的絕對優(yōu)點和特色，與其他類型的測溫計有著不可比擬的優(yōu)勢。我們接觸最多的，也是最了解的測溫計就是傳統(tǒng)的水銀式體溫計。這種水銀式體溫計的工作原理是液體的熱漲冷縮忄0質(zhì)，當(dāng)體溫計遇熱時，儲存在體溫計下端的水銀球的水銀會受熱膨脹，沿著玻喁管往上升，達(dá)到一定高度停止，然后根據(jù)玻璃管上的刻度讀數(shù)。這樣就會使測溫時閬長、不易讀數(shù)，而且還容易破碎、造成水銀污染。我們都知道永印是有毒的如果不慎人口，會使人體水銀中毒，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。但是，這種新型的紅外測溫儀就避免了這些弊端，不僅容易讀數(shù)、量時間段，只需要0．5s的時間，而且還不容易破碎、無汾染、測量攜帶方便、操作簡單。由此可以看出，紅外測溫儀比傳統(tǒng)的水銀體溫計更適合使用，現(xiàn)在已經(jīng)可以完全取代水銀體溫計了。雖然，紅外測溫儀的成本更高一些，從幾十塊錢到幾百塊錢不等，但是它的靈敏度高、測量圍廣、測量方便。目前的紅外測溫儀的最高精度一般在±2℃，還不能達(dá)到永銀體溫計的±01℃的偏差。所以，在測量的精準(zhǔn)度方面還需要進(jìn)一步的設(shè)計研究，這就要求我們要不斷的突破自己，不斷地創(chuàng)新。在不久的將來可以研究出可以避開被測物體周圍的環(huán)境溫度的影響，準(zhǔn)確的顯示人體的溫度。就是把周圍環(huán)境溫度隔離開而不被檢測到，從而避免了環(huán)境溫度的影響，實現(xiàn)人體的準(zhǔn)確測溫。這種設(shè)計出來的紅外測溫儀可以達(dá)到世界級的頂尖永平、最高精度、應(yīng)該可以達(dá)到±住05℃，完全的取代其它類型的測溫設(shè)備、、但隨著科技的快速發(fā)展，紅外線人體測溫儀也在不斷地改進(jìn)中。相信在不久未來，紅外線人體測溫儀可以更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)、更廉價，從而可以完全取代傳統(tǒng)的水銀溫度計。致在本次畢業(yè)設(shè)計中，我首先要感我的指導(dǎo)老師齊仁龍老師，由于他孜孜不倦的指導(dǎo)，在做設(shè)計的過程不斷的詢問和提供無私的幫助，才有了我今天的設(shè)計成果。他對待工作認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，一直是我工作和學(xué)習(xí)中的榜樣，他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。當(dāng)我遇到難點的時候，我首先想到的是我的指導(dǎo)老師，他對待學(xué)生就像對待自己的親人一樣，總是很認(rèn)真、很細(xì)心的給與指導(dǎo)和幫助。對每一個學(xué)生的詢問總是細(xì)心的的給予講解、指導(dǎo)，幫助我們開拓研究罨路、精心點拔、熱忱鼓勵。對自己的學(xué)生耐心之極、很令人欽佩，是優(yōu)秀的師德，也是我學(xué)習(xí)的榜樣，更是我們在以后的學(xué)習(xí)和工作中應(yīng)該做到的一個乖則“其次，我要感那些給與我?guī)椭耐瑢W(xué)和老師，是你亻門給與的無私幫助才讓我走向成功“如果沒有你們提供的幫助，我也可能順利的完成設(shè)計，是你。們讓我懂得了結(jié)的重要性。一個成功者，在他的背后都有一些默默給與幫助的人群，少了他們的幫助也不會走向成功地。在此，我重的對你們說聲：，你們！參考文獻(xiàn)[1」建中．單片機(jī)原理及應(yīng)用CM]，電子科技大學(xué)，2009．[2」由富恩，存芳，付樂勇．輻射測溫儀原理及其檢定CM]．，中國計量，1990，[3」沙占友集成傳感器應(yīng)用CM]：中國地理，200i[4」周繼明，江世明．傳感技術(shù)與應(yīng)用MI中南大學(xué)，200讠[5」裒繼俊，董培中國紅外產(chǎn)品與應(yīng)用[M」．長城出版杜，2傭4．[6]高魁明，植，紅外理論與技術(shù)[M]，`東北工學(xué)院，198土[7]莊春生，杰，宏偉，新型智能電子體溫計的研究[J]，科學(xué)，2004一年第22卷第6[8]曾強(qiáng)，舒芳譽(yù)，清華，紅外測溫儀一工作原理及誤差分析0]．傳感器世界，2m7（2），[9]欣榮，戴景民“環(huán)境溫度對紅外輻射式體溫計讀數(shù)的影響[J)量學(xué)報，2002（0，[10]國彥，宋平．紅外溫度計測量體溫方法探討．儀表技術(shù)，2003年第3蟣附錄一設(shè)計總體電路圖LCDI?OLCDI?O！0G》咐錄二實物連接圖附錄三：PCB圖陽錄四：元器件清單名稱型號／規(guī)格備注單片機(jī)STC89C51電阻R10K電容0o摔f電030pfLCD顯示屏6D2度漠塊TN901三極管B550電位器10K2晶振2MH蜂鳴器普通腳座DIP40排座40引腳2開關(guān)K[輕觸開關(guān)開關(guān)自鎖開關(guān)插座DC005萬用9×15電池盒普通附錄五，程序編寫*definecharunsignedchar#defineunitunsignedint*include<reg52.h)floatTemp;floatTempeh,Mb—temp;*include<TN9.*include<LCD.h)voidmain()InitLCD(),LG=O;while ;InitT();while(l)LR=NLR,TN[RACKUN(),TNGetData(Ox4c),MBTemp=Temp;LR-&LR,TNIRACKUN(),TNIRACKEN(),TNGetData(Ox66),HJTemp=Temp;Display(MBTemp,HJTemp),TNACK-Pf3,sbitTNClk=P1-4,TNucharReadData[51voidTN[RACKEN(void)TNACK-O;void(void)TNACK=I;int;voidTNReadData(ucharFlag)uchari,j,k;bitBitState=0;for(k=o;k<7;k++)for(j=0;j<5.;j++)for(i=0;i<8;i++)BitState-TNData;ReadDataCjJ— <<l;ReadData[j]— BitState;Clk),ifk=8,TNIRACKUN();voidTNGetData(ucharX)TN(X);Temp=(ReadData[1](float)Temp/16,00-273.15;sbitrs=P2shitlcden-P26ucharcodetable0[]Welcometothe'ucharcodetablelTN9System"ucharcodeT:00.OC",ucharcodetable3[l-"MilieuT:00.0c't,voiddelay_LCD(uintz)uintx,for(x—z;x>0;x——)for(y=110;y>0;voidwrite(uchar)rs=0;1cden=0;PO-tdelayLCD(I)1cden=l1cden=0;voidwrite_date(uchardate)rs=l;Icden—0;PO-date;delayLCD(I)lcden—ldelayLCD(I)Icden—0voidInitLCDucharnum;1cdenwrite(ox38)write_(OxOc)write(ox06)write(ox01)write(ox80)wr